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助留剂顾名思义是改善纸机网部纤维和细料留着的化学品。
别名:助滤剂、一般跟增强剂同时使用。
助留剂包括多种系统、组份和产品,但一般都具有以下五个特点:
助留剂仅用于湿部,在纸浆中添加。
助留剂必须产生助留助滤效果,否则就不是助留剂了。
以"絮凝"为作用机理。絮凝又分为"絮聚"和"凝聚",前者是指高分子聚合物利用长链在不同颗粒间"桥联"形成絮团的过程;后者则是指铝盐、定着剂或微粒子依靠电荷作用将不同颗粒集合成为絮团的过程。絮凝将颗粒彼此拉近,与成纸匀度需要纤维彼此分散的要求正好相反,因此助留剂对成纸匀度一般都有负面影响,效果过强时,会使匀度变差。
助留剂系统中起主要作用的是高聚物。如果没有高聚物产生絮聚,仅靠其它助留化学品很难获得一般纸机所需要的单程保留率。因此,助留剂系统通常都包括至少一个高聚物产品。其它化学品,如铝盐、定着剂和微粒子等称为助聚剂,主要起辅助作用,配合高聚物的使用。
化学絮凝所产生的絮团,极易受剪切力破坏,因此合适的加入点是助留剂系统发挥最佳作用的重要保障。纸机上浆系统中产生剪切力最大的设备是冲浆泵和压力筛,为了避免强剪切力破坏絮团,使用助留剂时需要把至少一个化学品加在压力筛之后。一般情况下,不能把所有的助留剂产品加在压力筛前。
2014常用的助留剂主要有以下两类。
(1) 常规助留剂 – 包括单元和双元系统。它们的特征是高聚物加在纸机压力筛出口。常规助留剂以高聚物为主,之前可添加明矾、聚合氯化铝 (PAC) 或定着剂。常用的定着剂为聚胺 (Polyamine)、聚二烯丙基二甲基氯化铵 (Polydadmac) 和聚乙烯亚胺 (Polyethyleneimine)。
(2) 微粒助留剂 – 由阳离子聚丙烯酰胺和微粒子组成。微粒子是最后加入的化学品。常用的微粒子为膨润土 (Bentonite),胶体硅 (Silica) 和有机微聚物 (micropolymer)。
阳离子季铵盐类复合共聚物助留剂在涂布白纸板生产中的应用
介绍了阳离子季铵盐类复合共聚物助留剂在涂布白纸板生产线的应用情况。结果表明,芯浆、底浆、衬浆流程在助留剂(使用浓度0.05%)流量分别为400L/h、100L/h、60L/h时,流浆箱上网浓度分别下降了13.85%、2.96%、12.47%,打浆度分别下降了10.42%、7.69%、3.57%,网部白水浓度分别下降了25.57%、28.47%、32.65%,而首程保留率(FPR)则分别提高了3.29%、10.45%和11.79%。纸张性能也有所提高,原纸和成纸的粗糙度分别降低了15.73%和11.11%,平滑度则分别提高了20%和15.09%,成纸挺度也提高了13.56%。
造纸生产中,填料是用量最大的辅料,粒度一般都为0.2-10µm ,而纸机所用铜网网目则比较大,为40-100目,相当于150- 250µm。一般在抄造过程中,填料只有50%左右的保留率,其余一半会随白水流失。助留 剂具有凝结及絮凝作用,所以用它来提高纸料中细小纤维和填料保留率,降低水中细料固含量。
助留剂的品种很多,按助留剂本身的结构和物性可分为无机物、有机高分子聚合物、表面活性剂,其中有机高分子聚合物的助留剂共有23个种类,主要是以有机胺(铵)盐的衍生物为主,还有聚氧乙烯(PEO)、淀粉等,其中以聚丙烯酰胺最具代表性。
(PAM的应用性很强)
1、在造纸过程中作助留剂,补强剂。
2、水处理中作助凝剂、絮凝剂、污泥脱水剂。
3、石油钻采中作降水剂,驱油剂。
4、PAM还广泛应用于增稠、稳定胶体、减阻、粘结、成膜、生物医学材料等方面。
抄纸消泡剂
papermaking deformer
首先来看抄纸过程中泡沫的产生和特性。抄纸白水中的泡沫主要来源于打浆过程中向浆池中添加的许多化学助剂,如助滤剂、助留剂、湿强剂、施胶剂等等,它们在打浆和白水封闭循环过程中很容易产生气泡。
由于浆料中含有非常细微的纤维和颜料填料等,这些固体物质为气泡的吸附提供了载体,根据纤维的不同,有的吸附在纤维的表面,有的渗透到纤维的内部,同时细小的颜料和填料很容易附聚在气泡的表面,增强了泡沫的强度。当然不排队有些细微的气泡分散于浆料中。当浆料中的气泡含量很多时,气泡就容易合并,小的合并成大的,大气泡由于密度很小很容易浮于液面上,即为我们平常所看到的液面泡沫,比起浆料中的纤维上吸附的细微泡沫,液面上的泡沫是较大的。
液面泡沫的产生还可能是浆料洗不干净、纤维润胀不完全、浆料呈瀑布状落下,浆泵的空气泄漏等,把大量空气混入水中产生了泡沫等因素。
因此浆料中空气存在的几种形式如下:
一是漂浮在液面上的泡沫;
二是溶解于浆料中的空气;
三是吸附在纤维表面和纤维内部细微的泡沫。
其次来看泡沫的危害。浆料中气泡含量高不仅影响到网部脱水,造成纸病,降低机速,造成断纸,而且容易使泵的运行效率下降,增加能耗,使得整个流送系统不稳定,甚至引起上浆泵的跳闸、停机。据研究,一般直径小于0.8mm的气泡常使网部成形的湿纸产生气泡和成纸均匀度不佳,妨碍纤维与纤维间的结合,纸板容易分层,严重时出现全幅离层。一般的研究和生产经验表明,浆料中的含气量超过0.5~0.6%时就会对纸张的质量产生较大的影响
再看抄纸消泡剂的选择
目前,抄纸消泡剂不外乎以下几种类型:
一种是煤油类的、二是油酯类的、三是脂肪醇的、四是聚醚类型的、五是有机硅类的。
煤油类的消泡剂,仅能消除水面泡沫,脱除浆料中气体能力差,而且还会影响施胶,使成品纸上带有煤油气味,只能用于瓦楞纸等低档纸,目前已被逐步淘汰。
油酯类的消泡剂同样只能消除表面泡沫,脱气效果差,而且同样影响施胶,使用价格较高;有机硅类的消泡剂也同样只能消除水面泡沫,而且用量大,经济性不好。
聚醚类消泡剂容易受到温度的影响,白水温度不同时,其消泡和脱气效果相差较大。
国产的消泡剂主要以烃类、油脂类和有机硅为主,而脂肪醇类的消泡剂最突出的优点是能迅速快捷的脱除浆料中的气体和消除水面泡沫,对施胶的影响最小,而且使用成本较低,是当今抄纸消泡剂的发展方向。
脂肪醇类消泡剂的消泡机理
脂肪醇的结构上讲是一个类似表面活性剂分子的双亲结构,它的一端是亲油的长链碳氢链,另一端是亲水的羟基。由于长链的碳氢链末端的羟基对纤维表面的羟基形成浸润,长链烃基对吸附在纤维表面的气泡有排挤作用,这样吸附在纤维上的微小气泡很容易从纤维上剥离开来,被剥离的游离气泡在醇类消泡剂的作用下,很快合并,体积逐渐增大,由于浮力的作用,气泡上升到水面。同样对于水面的泡沫,脂肪醇分子吸附气泡的气液界面上并迅速在泡膜上铺展,亲油的碳氢链指向气泡内部,对原先排列在界面上形成的表面活性剂、高分子化合物膜进行排挤从而导致分子膜的张力平衡破坏,造成表面膜变薄,气泡很快破裂。